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性能卓越 快速入门——STM32F4DISCOVERY评测
- [导读]
- STM32F411EDISCOVERY帮助您探索STM32F4系列，并轻松开发自己的应用。它能使 所有初级和熟练使用者快速起步。
STM32F411EDISCOVERY帮助您探索STM32F4系列，并轻松开发自己的应用。它能使所有初级和熟练使用者快速起步。板卡上集成主芯片STM32F411VET6、调试工具ST-LINK/V2、陀螺仪、电子罗盘、 ST的数字麦克风MEMS、带集成D类喇叭驱动的音频DAC、OTG micro-AB连接器、 LED和按钮。
STM32F411 – 100 MHz CPU/125 DMIPS，具有卓越的功率效率，更大的SRAM和新型智能DMA，优化了数据批处理的功耗(采用批采集模式的动态效率系列)
STM32F411微控制器属于STM32 Dynamic Efficiency™系列。这些器件为高性能F4系列的入门产品，提供了动态功耗(运行模式)和处理性能之间的最佳平衡，同时在3 x 3 mm的小封装内集成了大量的增值特性。
STM32F411 MCU集成Cortex®-M4内核(具有浮点单元)，工作频率为100 MHz，同时还能在运行和停机模式下实现出色的低功耗性能。
STM32F411新的批量数据获取模式(BAM)，对数据批处理进行了功耗优化，将Dynamic Efficiency提升到了一个新的水平。此BAM可通过通信外设进行批量数据交换，同时器件的其它部分(包括CPU)可处于省电模式。
性能： 在100 MHz频率下，从Flash存储器执行时，STM32F411能够提供125 DMIPS/339 CoreMark性能，并且利用意法半导体的ART加速器实现了FLASH零等待状态。DSP指令和浮点运算单元扩大了产品的应用范围。
功效： 该系列产品采用意法半导体90 nm工艺和ART加速器，具有动态功耗调整功能，能够在从Flash存储器执行时实现低至100 µA/MHz的电流消耗。停机模式下，功耗低至10 µA。
拆包
刚拿到板子的时候，觉得好熟悉呀，跟STM32F4DISCOVERY神似，但仔细一看还是有很大不同的，主控芯片不同及板载的传感器有所区别，STM32F411EDISCOVERY板载多了一个三轴数字陀螺仪，包装盒还是沿用ST的传统，主要介绍这块板子的性能。
包装的后面详细介绍了如何开始使用这块板子进行开发，仔细阅读这些内容可以让小白快速进入实战开发阶段，相当的人性化。
将塑料包装拆掉之后，板子很清爽，ST探索板都是绿色沉金工艺的，这块板子也不例外。
由于手上没有F4探索板系列的板子，只有一块F7的板子，相比之下F4的板子略显弱小。
深入解剖
板子带有ST-LINK/V2原厂仿真器，两个短路帽让用户自由选择仿真器是接到板载的MCU还是当作独立的仿真器使用。板子引出闲置的io，让用户自由发挥，充分利用资源，一些接了传感器的引脚也是会用0欧电阻连接，方便用户对io功能自由扩展。配有idd接口，测试MCU功耗不可或缺的接口!两个按键，一个用户按键，一个复位键，四个用户led方便测试电子罗盘等传感器。
三轴数字陀螺仪用的是st公司自己的传感器L3GD20，电子罗盘也是自家公司的LSM303DLHC集成了3D数字加速度器及3D数字磁感应传感器，由两块芯片组成九轴传感器。
音频方面采用CS43L22这款低功耗24位立体声DAC带有D类音频功率放大器，及数字MEMS麦克风，音频输出用的是3.5耳机插座,板上有个micro USB接口方便用户开发USB应用。
如上图这样就能用作独立的仿真器了，只需要将GND,SWDIO,SWCLK接到扩展板上，但扩展板要另外接电，这里直接用仿真器上的电源了。记得要把ST-LINK两个短路帽去掉，仔细想想也知道，一个仿真器接着两个MCU，它怎么辨别你要仿真哪块MCU。
从ST官网可以看到STM32F411在F4家族的地位 ，具有卓越的功率效率，更大的SRAM和新型智能DMA，优化了数据批处理的功耗(采用批采集模式的动态效率系列)
集成度：STM32F411器件具有高达256至512 KB的Flash存储器和高达128 KB的SRAM。提供从49到100引脚多种封装。
• 3路USART，速度高达12.5 Mbit/s，
• 5路SPI(I2S复用)，速度高达50 Mbit/s，
• 3路I²C，高达1Mbps
• 1x SDIO，频率高达48MHz，且所有封装均提供，
• 1个USB 2.0 OTG(全速)，
• 2路全双工I²S，高达32位/192KHz，
• 3路单工I²S，高达32位/192KHz，
• 速度高达2.4 MSPS的12位ADC，
• 11个频率高达100 MHz的16和32位定时器
板子后面没有太多的东西，一个质检的标签，还有一些给用户自定义配置的焊盘。
上电测试
板载这么多传感器，初次上电会出现什么炫酷的特效呢?抱着好奇心，找来mini USB数据线，接上电脑。
这是自己拍的的小视频，大家欣赏一下：
http://v.youku.com/v_show/id_XMTQ2MTk4MjYxNg==.html
惊呆了吧，本以为像其他板子一样，来个呼吸灯的程序，因为这个板子没有屏幕，只能点个灯了。上电之后很惊喜，炫酷的电灯花样，按下用户按键之后，使能了电子罗盘，结合LED灯，当板子倾斜一个角度时，对应得LED灯将被点亮。
下面来个更加劲爆的：
http://v.youku.com/v_show/id_XMTQ2MTk4NDAwMA==.html
是不是瞬间觉得这块板子高大上，开发板可以当鼠标来用。只需要将micro USB数据线连接电脑后，电脑会自动安装鼠标驱动，然后摆动板子，屏幕中的鼠标就会移动，就是方向固定为上、下、左右、斜下，斜上这几个动作。
例程测试
1、Audio测试
如图，在F4 Cube固件包找到STM32F411E-Discovery的应用，打开Audio源程序包。
选择自己熟悉的开发环境，这里就不一一示范了，选择MDK开发环境了。
打开工程后，编译后下载。
测试Audio需要准备一条耳机线，一根OTG转接线，一个U盘，按照图上所示连接好就可以进行测试了。
用用户按键来切换录音或者播放录音的功能，如上图LED3点亮时，说明现在处于录音状态，对着数字MEMS麦克风说话就能把声音录下来。
再次按下用户按键，功能切换为播放录音，此时LED6点亮，戴上耳机即能听到刚刚录下的声音了。
查看U盘的内容就能发现一个音频文件，正是刚刚录下的声音。
2、EEPROM测试
如Audio测试一样，找到应用的工程，编译后下载到板子上。复位之后观察LED4的状态，假如LED4一直亮着，说明内部flash仿真EEPROM成功，假如LED4一直在闪烁，那就说明仿真失败了(需要等3秒左右才能看到实验结果，因为擦除，重写，校验数据量比较多)。
3、FatFs测试
如Audio测试一样，找到应用的工程，编译后下载到板子上。如上图，用OTG转接线将U盘连接板子，复位后观察LED4和LED5的状态，当LED4点亮了，说明应用运行正常，倘若是LED5点亮了，那就说明应用运行失败，很大可能是U盘没连接好或者U盘已经损坏。
应用运行正常后，将U盘连接电脑，即可看到U盘出现一个STM32的TXT文件，正是通过FatFs文件系统创建的。
自定义测试
1、时钟准确性测试
配置STM32F411E-Discovery的定时器做基本定时，1HZ产生一次中断翻转一次测试IO口的状态，即1S翻转一次状态。用示波器看还是相当理想的，跟采用外部晶振有很大关系。
配置成1KHz时，时间准确性也还是非常准确的。
当配置成1MHz时，即1us产生一次中断，出现0.1级别的误差，效果还是很不错的，假如采用MCU内部来提供系统时钟肯定远远达不到这种效果。
2、功耗测试
一款板子测试，怎么能够缺少功耗测试。让我们来测测官方介绍这块
正常工作状态下的功耗
Sleep Mode模式，系统主频为100MHz,指令和数据专用通道处于开启状态，代码运行在内部flash中，全部外设关闭，系统由外部中断唤醒。
STOP Mode模式，RTC时钟有内部低速晶振提供，flash处于超低功耗状态，官方自称停机模式下功耗低至10uA,这里测得与官方有所不同。
STANDBY Mode模式，后备SRAM和RTC处于关闭状态，看门狗关闭，内部低速晶振关闭。功耗降低得相当牛，低至2.12uA，性能扛扛的。
STANDBY Mode with RTC clocked by LSI模式，开启了RTC，由低速晶振提供时钟。看门狗处于关闭状态，后备SRAM关闭。
STANDBY Mode with RTC clocked by LSI and BKPSRAM模式，开启了RTC，由低速晶振提供时钟。看门狗处于关闭状态，后备SRAM开启。
小结
功能强大的一块探索板，不仅可玩性高，性价比也是相当高，功耗方面也表现得非常出色，让动态功耗和处理性能之间处在最佳平衡状态。更大的SRAM和新型智能DMA，优化了数据批处理的功耗，让这STM32F411E在大数据处理并对功耗有要求的应用中凸显其卓越性能。
相关资料
ST-LINK/V2驱动：链接：http://pan.baidu.com/s/1skvHSIT 密码：b894
MDK V5.17 : 链接：http://pan.baidu.com/s/1bojtiNl 密码：h1sp
STM32F411E-Discovery 原理图 : 链接：http://pan.baidu.com/s/1c0RGnUK 密码：3ska
STM32F4系列固件库：链接：http://pan.baidu.com/s/1dDTGbW9 密码：hl7e
在 STM32Cube 上开发 FatFs 相关应用文档：链接：http://pan.baidu.com/s/1sjYHqu5 密码：0kds
STM32F411xE数据手册：链接：http://pan.baidu.com/s/1skd0XnZ 密码：qc8f
STM32F41xxx参考手册：链接：http://pan.baidu.com/s/1gejQRVt 密码：x37b
STM32F411E Discovery入门手册：链接：http://pan.baidu.com/s/1hro8ETQ 密码：8ux0
STM32F40xxx和STM32F41xxxFlash编程手册：链接：http://pan.baidu.com/s/1eRbf7ai 密码：ulpl
STM32F40xSTM32F41x 微控制器中的 EEPROM 仿真：链接：http://pan.baidu.com/s/1qXpEjZu 密码：0bt7
Discovery kit with STM32F411VE MCU：链接：http://pan.baidu.com/s/1jHk0LwU 密码：dkwz
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